„nachhaltige technologien 01 | 2022"

Vergleich dreier Szenarien Die Studie behandelt drei Hauptszenarien. Ziel ist es, aus techno-ökonomischer und ökologischer Sicht mögliche Synergien zwischen dem Fernwärmenetz und dem Kältesystem in Kombination mit dem geo- thermischen Speicher des Unternehmens zu verglei- chen. Der Zusammenschluss dieser beiden Systeme ist nicht auf die überschüssige Abwärmenutzung des Supermarkts beschränkt. Vielmehr bietet die Kombination der CO 2 -Kältetechnik mit einem Erdwär- mespeicher die Möglichkeit, zusätzliche Wärme an das Fernwärmesystem zu liefern. Im Sommer kann das Erdreich als Wärmesenke genutzt werden, um die Kühlleistung des Supermarkts zu erhöhen, was zu Einsparungen bei der Kühlung führt. Im Winter kann diese Wärme entnommen und genutzt werden. Die Szenarien in dieser Studie beziehen sich auf ein neues Stadtgebiet, das in das bestehende städtische Versor- gungsnetz integriert werden soll. Abbildung 1(a) zeigt das Konzept der Basiskonfiguration (SC1_Bas). Dieses entspricht einer Erweiterung des Hochtemperatur- Netzes der Stadt. Die Gebäude mit mehreren Woh- nungen werden als Gebäudeblöcke (BBs) gruppiert, basierend auf ihrem gemeinsamen Anschluss an eine Fernwärme-Unterstation. Der Technologiemix für die Wärmeversorgung besteht aus Kraft-Wärme- Kopplungsanlagen (CHP), Großwärmepumpen (LSHP) und Heizkesseln (Leichtöl auf Basis von Biomasse, Pflanzenöl und fossilem Öl). Der Supermarkt ist in diesem Szenario vom Netz getrennt. In Szenario 2 (SC2) wird als alternative Option für die Heizungsinfrastruktur des Fernwärmenetzes ein Teilnetz mit Wärmepumpen vorgeschlagen. Wie in Abbildung 1(b) dargestellt, wird der Supermarkt an das Teilnetz angeschlossen. Die Intention ist die Versorgung mit rückgewonnener Wärme, wann im- mer sie verfügbar ist. Der interne Wärmebedarf des Supermarkts wird vollständig selbst gedeckt. Wie in Abbildung 1(c) und (d) dargestellt, sind im Vergleich zu SC2 in Szenario 3 (SC3) zusätzlich zum Erdwärme- speicher des Supermarkts zwei thermische Energie- speicher-Einheiten integriert. Dabei handelt es sich um geschichtete Warmwasserspeicher: ein großer thermischer Energiespeicher (lsTES) und ein kleiner thermischer Energiespeicher (ssTES). Ersterer ist in den zentralen Fernwärmeversorgungsmix integriert. Der zweite ist mit dem Supermarkt gekoppelt. Das spezifische Ziel dieses Szenarios ist die Untersuchung des Potenzials zur Verringerung der Umweltauswir- kungen durch die Steuerung des Stromverbrauchs nach dem Power-to-Heat-Konzept. DH Fernwärme CHP Kraft-Wärmekopplung HOB Leichtöl BB Building Blocks geo SM Supermarkt mit Erdwärmespeicher WHR überschüssige Abwärmenutzung HR Wärmerückgewinnung DH Supply Mix Fernwärmeversorgungsmix HTDH Network Hochtemperatur-Fernwärmenetz LTDH Network Niedertemperatur-Fernwärmenetz lsTES großer (large-scale) thermischer Energiespeicher ssTES kleiner (small-scale) thermischer Energiespeicher Abbildung 1: Konzeptionelle Auslegung der Infrastruktur für 3 Szenarien (Basisszenario Szenario 1 (a), Szenario 2 mit der Wärmerückgewinnung des Kühlsystems und Nutzung überschüssiger Abwärme des Supermarkts (b) und Szenario 3 mit zusätzlicher Integration von thermischen Energiespeichern, die beladen (c) und entladen (d) werden) b d a c